電子顕微鏡を用いた試料の寸法の測定方法
【課題】オートフォーカスの失敗による影響を除去でき、試料の特徴構造の寸法を正確に測定し得る電子顕微鏡を用いた試料の寸法の測定方法を提供する。
【解決手段】電子顕微鏡は電子ビームの焦点を試料上に結ぶための対物レンズ151bと、対物レンズ151bに供給される励磁電流を供給するレンズ制御部150bと、特徴構造を測定するホストコンピュータ102を有している。ホストコンピュータ102は、対物レンズ151bに供給される励磁電流を変化させ、対物レンズ151bに供給される各励磁電流における前記試料の特徴構造の寸法データを測定し、この測定により得られる寸法データの変化を示す変動量が所定値以下となる寸法データを、試料の特徴構造の寸法として決定する。
【解決手段】電子顕微鏡は電子ビームの焦点を試料上に結ぶための対物レンズ151bと、対物レンズ151bに供給される励磁電流を供給するレンズ制御部150bと、特徴構造を測定するホストコンピュータ102を有している。ホストコンピュータ102は、対物レンズ151bに供給される励磁電流を変化させ、対物レンズ151bに供給される各励磁電流における前記試料の特徴構造の寸法データを測定し、この測定により得られる寸法データの変化を示す変動量が所定値以下となる寸法データを、試料の特徴構造の寸法として決定する。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に試料の寸法を測定するシステム及び方法に係わり、特に、半導体ウエハ等の試料の寸法を測定するための走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査形電子顕微鏡は、様々なタイプの試料の構成を観察するために広く使用されている。この顕微鏡において、電子ビームは試料の表面上を走査し、これに伴い試料の表面上の電子が放出される。この放出された“２次”電子が検出され、スクリーン上あるいは写真のいずれかの表面において画像を生成するために使用される。測定は、画像及び走査形電子顕微鏡の画像の縮尺度により決定される。
【０００３】
試料の高解像度の画像を得るために、走査形電子顕微鏡の電子ビームは適切に焦点を結ばれなければならない。走査形電子顕微鏡は、適切な焦点を得るためにいわゆる自動焦点合わせ（オートフォーカス）特性を含んでいてもよい。マエダ氏による発明には、オートフォーカス特性を有する走査形電子顕微鏡が記載されている（特許文献１参照）。
【０００４】
図２において、図示せぬ電子銃から発生された電子ビーム１は、偏向コイル２Ｘ及び２Ｙによって走査されるとともに幅の狭いビームに絞られ、試料４上に照射される。試料４は例えば半導体回路素子が設けられ、あるいは形成される半導体ウエハである。試料４から発生された２次電子は、検出器５により検出される。増幅器６によって増幅された電子信号をモニタ（図示されていない）に対する輝度変調信号として使用し、その信号を偏向コイル２Ｘ及び２Ｙによる走査と同期させることにより、モニタスクリーン上に試料４の走査画像が形成される。ステージ１５は、ウエハ情報レジスタ１６からの座標データを使用してウエハを種々の測定点に移動させる。焦点状態検出器１０は、検出器５によって検出された電子信号の時間差（あるいは位置の差）の絶対値を焦点状態を評価するための指数として使用する。フォーカシングを行うために、対物レンズ３の励磁電流は焦点制御装置７によって順次徐々に変化される。各励磁電流によって、電子ビームは試料４上を走査する。各励磁電流において得られた２次電子信号の強度は積分され、所定の走査期間の信号の絶対値は信号強度積分器８によって微分される。この計算の結果、各焦点状態に対応する焦点評価値が信号強度積分器8 の出力として得られる。ビームは焦点評価値がピーク値に到達したときに正確に焦点が結ばれると仮定する。従って、ピーク検出器９は焦点評価値のピークを検出し、焦点評価値をピークにする励磁電流は焦点制御装置７から対物レンズ３に送られ、それによってフォーカシングが実行される。これは電子ビームのＳＥＭオートフォーカスと呼ばれている。
【０００５】
図３は、オートフォーカスに適用される画像処理技術の構成を示している。これは電子ビームをＳＥＭオートフォーカスする別の例である。増幅器６からの２次電子信号を偏向コイル２Ｘ及び２Ｙと同期して走査されるモニタ２１の輝度変調信号として使用し、試料４の画像がモニタ２１上に表示される。電子ビーム１が試料４上で一層正確に焦点を結ばれるに従い画像のコントラストが一層強くなるため、隣接した画素の信号が積分あるいは微分され、それらの絶対値の合計が計算されたとき、画像信号が焦点の評価のためのインデックスとして作用する。焦点状態検出器１０は、この合計を焦点評価値として使用する。画像プロセッサ８は、モニタ２１から画像信号を受け、焦点評価値を計算する。ピーク検出器９は、焦点評価値のピークを検出し、焦点評価値をピークにする励磁電流は焦点制御装置７から対物レンズ３に供給され、それによってフォーカシングが実行される。
【０００６】
ＳＥＭオートフォーカスの別のバリエーションとして、光学ハードウェアあるいは静電容量センサを使用するフォーカシングがある。
【０００７】
実際には、正確なオートフォーカスを達成することは困難である。例えば、図３に示すシステムのような光オートフォーカスシステムは大きいパターンに対しては比較的正確であるが、例えば２５６ＭビットＤＲＡＭのように高集積化されたパターンに対しては十分な解像度を与えられない傾向がある。図２に示すような電子ビームオートフォーカスシステムは、光学オートフォーカスシステムよりも良い解像度を得ることができるが、ノイズの影響を受ける。このノイズの原因にはビーム帯電システムが含まれている。Chain 氏等による参照文献（非特許文献１）に記載されるように、ＶＬＳＩ製造プロセスにおいて重要な寸法、すなわちクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）を測定するための自動測定シーケンスの信頼度は、適正なフォーカシングを含む種々の要因に依存している。従って、正確なオートフォーカスができないために画像の焦点がずれている場合、試料の特徴構造の寸法の測定値は実際の値とは異なってしまう。さらに、オートフォーカスシステムが適切に動作できない場合、（例えば特徴構造の長さあるいは幅等の）自動測定の実行が不可能となる。
【特許文献１】米国特許５，５１２，７４７号明細書
【非特許文献１】Chain,“Automated CD Measurement with the Hitachi S-6280”(SPIE Vol.2439, pages 319-324)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、走査形電子顕微鏡を適切にオートフォーカスすることができない場合の影響を除去することができ、試料の特徴構造の寸法を正確に測定し得る測定システム及び方法が提供されることが望ましい。
【０００９】
本発明は、オートフォーカスの失敗による影響を除去でき、試料の特徴構造の寸法を正確に測定し得る電子顕微鏡を用いた試料の寸法の測定方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の試料の寸法の測定方法の態様は、電子ビームの焦点を試料上で結ぶフォーカシングレンズを有する電子顕微鏡を使用して試料の特徴構造の寸法を測定する方法であって、フォーカシングレンズに供給される励磁電流を変化させ、前記フォーカシングレンズに供給される各励磁電流により変化された焦点位置における前記試料の特徴構造の寸法データを測定し、この測定により得られる寸法データの変化を示す変動量が所定値以下となる寸法データを、前記試料の特徴構造の寸法として決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、オートフォーカスの失敗による影響を除去でき、試料の特徴構造の寸法を正確に測定し得る電子顕微鏡を用いた試料の寸法の測定方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
本発明は、複数の異なる対物レンズの電圧が設定される走査形電子顕微鏡を使用して特徴構造の寸法を測定することによって得られた寸法の最大値（例えば、特徴構造が半導体基板上に形成された１以上の層に形成された開口である場合）または最小値（例えば、特徴構造が半導体基板上に形成された層上に形成された配線等のラインである場合）が試料の特徴構造の実際の寸法の測定された寸法となるという原理に基づいている。
【００１４】
図４（ａ）は、測定されたラインの寸法（幅）（ナノメートル単位）を焦点の関数（マイクロメートル単位）として示すグラフである。焦点は、走査形電子顕微鏡の対物レンズに供給する電流を変えることにより変化する。図４（ａ）から明らかなように、測定されたラインの寸法は、焦点の変化に応じて変わる。例えばニューメラル・カーブ・フィッティング・テクニーク（以下、カーブ・フィッティング法と称す）を使用して曲線をデータに当てはめることにより、最小の測定値が得られる。この最小値は、ラインの実際の寸法として出力できる。一例として、焦点深度と対物レンズ電圧との関係は１μｍ＝１．５×１０-3Ｖである。０．７５×１０-3Ｖのステップを使用した場合、ステップ間の焦点の変化は０．５μｍである。特に、図４（ａ）は、対物レンズのステップ電圧が０．４５×１０-3Ｖに設定され、結果的に０．３μｍの焦点距離ステップとなる。
【００１５】
図４（ｂ）は、開口の測定された寸法（幅）（ナノメートル単位）を焦点の関数（マイクロメートル単位）として示すグラフである。この場合も、焦点は走査形電子顕微鏡の対物レンズに供給する電流を変えることによって変化する。図４（ｂ）から明らかなように、測定された開口の寸法は、焦点の変化に応じて変わる。例えばカーブ・フィッティング法を使用して曲線をデータに当てはめることにより最大の測定値が得られる。この最大値は、開口の実際の寸法として出力できる。
【００１６】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す値は、測定ツールＣＤ ＳＥＭ、すなわちＴＯＰＣＯＮ ＭＥＡ２０８０ｍｋIIを使用して、例えば２５６ＭビットのＤＲＡＭウエハを測定した結果である。
【００１７】
図１は、本発明のシステム構成を示すブロック図である。以下、このシステムを半導体ウエハの特徴構造の寸法を測定する場合について説明する。このシステムは、液晶装置のようなディスプレイ装置、あるいはＣＣＤ、印刷回路板、光ディスク、金属あるいはポリマ材料、細胞繊維、及びその他、生物の特徴構造の寸法を測定する場合にも適用することができる。（例えば細胞組織等の）深い位置の対象物の場合、焦点深度は少なくともＣＤ測定の対象の層に基づいて制御する必要がある。
【００１８】
図１において、システム１００ は、電子銃制御部１５０ａ、レンズ制御部１５０ｂ、偏向制御部１５０ｃ及び２次電子検出部１５０ｄを含む走査形電子顕微鏡を有している。ビーム走査は、ＳＥＭ制御ＣＰＵ１０４がホストコンピュータ１０２から供給される指令信号に基づいて、ＳＥＭインターフェース１０６を介して電子銃制御部１５０ａ、レンズ制御部１５０ｂ及び偏向制御部１５０ｃを制御することにより行われる。すなわち、レンズ制御部１５０ｂから対物レンズ１５１ｂに対物レンズ電圧が供給される。この対物レンズ電圧に応じて励磁電流が変化し、対物レンズの焦点が変化する。
【００１９】
クリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）測定の場合、ビームのエネルギーは１ＫｅＶ以下である。すなわち、電子銃制御部１５０ａにより発生された電子ビームは、走査コイル１５１ｃによって偏向され、その後、対物レンズ１５１ｂを介して試料上に照射される。ビーム走査は、特定の試料に対するデータファイル中に含まれた情報を使用して、ホストコンピュータ１０２のマイクロプロセッサによって実行される制御プログラムに従って実行してもよい。例えばメモリ装置を形成するために処理される半導体ウエハに対するデータファイルは、例えばメモリ装置の素子を互いに分離するためのシャロートレンチの形成等のプロセスにおける特定のステップの後に半導体ウエハ上に形成された特徴構造に関する位置情報を含んでいる。ホストコンピュータ１０２のマイクロプロセッサは、電子ビームを適切に走査するためにこの位置情報を使用し、これにより特徴構造の寸法が測定する。走査信号発生器１０８は、ホストコンピュータ１０２から供給されたデータに基づいて走査制御信号を発生する。
【００２０】
ビーム走査により対象物から得られた２次電子信号は、光電子増倍管１５１ｄを介して２次電子検出部１５０ｄに供給され、この２次電子検出部１５０ｄによって検出される。この検出された２次電子信号は、画像入出力部１１０によってビデオ信号に変換され、その後、画像メモリ１１２に記憶される。画像メモリ１１２に記憶されたビデオ信号は、画像処理部１１４によって処理される。
【００２１】
図５は、本発明の第１の方法に従ったパターン焦点照合方法を示している。ステップＳＴ１００において、オートフォーカス電圧Ｖobjは電圧Ｖに設定される。次に、電圧Ｖでクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）の測定が行われ、その結果はステップＳＴ１０５においてｄ1として記憶される（ｄ（Ｖ）＝ｄ1）。対物レンズの電圧ＶobjはステップＳＴ１１０においてΔＶだけ増加され、これにより電圧Ｖobjは（Ｖ＋ΔＶ）とされる。ステップＳＴ１２０において、次のクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）の測定が前記設定された対物レンズ電圧に応じて行われ、この測定結果ｄ（Ｖ＋ΔＶ）はｄ2として記憶される。ステップＳＴ１３０において、第１の測定結果と第２の測定結果との差が予め定められた定数パラメータＤと比較される。ここで、２つの測定結果の差がパラメータＤにより設定されたしきい値よりも低い場合、この処理は終了する。一方、２つの測定結果の差が予め定められた差Ｄよりも大きい場合、制御がステップＳＴ１００に移行され、差（ｄ1−ｄ2）が予め定められた距離Ｄよりも小さくなるまで、ステップＳＴ１００乃至ＳＴ１３０の動作が繰り返される。このとき、このシステムのオートフォーカスの機能が正常に動作したかの確認を行ってもよい。
【００２２】
図６は、本発明の第２の方法を示している。この第２の方法は、図６のフローチャートに示すような対物レンズの電圧−クリティカル・ディメンジョン曲線適合方法が使用される。図６に示す方法において、ステップＳＴ１０では、対物レンズの電圧Ｖ1を得るために通常のオートフォーカス処理が実行される。このオートフォーカス処理は、通常のどのような光オートフォーカス方法、電子ビームオートフォーカス方法、あるいはキャパシタンスセンサ（Ｚセンサ）方法であってもよい。あるいは、予め設定された対物レンズ電圧Ｖ1を使用することにより、オートフォーカス処理を省略してもよい。ステップＳＴ１５において、対物レンズ電圧Ｖ1により、クリティカル・ディメンジョン測定ｄ（Ｖ1）が実行される。その後、カウンタｎはステップＳＴ２０において２に設定され、ステップＳＴ２５において、対物レンズ電圧が電圧Ｖn にシフトされる。ここで、ｎは２と等しい。前記ステップＳＴ１０において決定された対物レンズ電圧は、中心値として使用してもよい。
【００２３】
電圧レベルの端点は、対物レンズと照射されるサンプルとの間の動作距離に応じて選ばれ、それは使用される端点を示す。例えば、０．６ｍｍ乃至１．０ｍｍの動作距離は、上記図４（ａ）及び図４（ｂ）において使用された端点を生成するために使用してもよい。しかしながら、動作距離の選択は使用する測定ツールに依存するため、端点はそれに応じて調整すべきである。
【００２４】
対物レンズ電圧Ｖnに対する開始電圧も選択する必要がある。初期対物レンズ電圧Ｖnを選択するために少なくとも３つの方法がある。第１に、開始電圧は無作為に選択してもよい。第２に、電圧は全てのウエハに対して類似した開始電圧に基づいて選択してもよい。第３に、測定を行うために使用されるツールはデホルト電圧設定を有していてもよい。
【００２５】
ステップは均一であり、ルーチンによって許容可能な最小のステップ寸法に設定されてもよい。
【００２６】
ステップＳＴ３０において、対物レンズ電圧Ｖnによりクリティカル・ディメンジョン測定ｄ（Ｖn ）が実行される。ステップＳＴ３５において、別の電圧が対物レンズに供給された場合、ステップＳＴ４０において、カウンタｎがｎ＋１とカウントアップされ、制御がステップＳＴ２５に移行される。ステップＳＴ３５において、対物レンズに別の電圧が供給されなかった場合、ステップＳＴ４５において、カーブ・フィッティング法がデータに適用される。数値的に発生された曲線の最大（あるいは最小）値は実際のクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）値になるように決定され、ステップＳＴ５０において出力される。
【００２７】
図７は、本発明の第３の方法を示している。この方法はヒル・クライム法が使用される。図７において、通常のオートフォーカス処理がステップＳＴ５１において実行され、初期対物レンズ電圧Ｖ1が決定される。このオートフォーカス処理は、対物レンズ電圧Ｖnを決定するための通常のあらゆる光オートフォーカス方法、電子ビームオートフォーカス方法、あるいはキャパシタンスセンサ（Ｚセンサ）方法が適用される。あるいは、予め設定された対物レンズ電圧Ｖ1を使用することにより、オートフォーカス処理を省略してもよい。ステップＳＴ５５において、対物レンズ電圧Ｖ1によりクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）測定（ｄ（Ｖ1））が実行される。ステップＳＴ６０において、カウンタｎは２にインクリメントされ、その後、ステップ６５において、対物レンズ電圧が電圧Ｖnにシフトされる。この後、ステップＳＴ７０において、対物レンズ電圧Ｖn によりクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）測定ｄ（Ｖn）が実行される。次に、ステップＳＴ７５において、測定ｄ（Ｖn）及びｄ（Ｖn-1）が比較される。ｄ（Ｖn）−ｄ（Ｖn-1）が予め定められた一定のパラメータβより小さい場合、ステップＳＴ８０において、クリティカル・ディメンジョンｄ（Ｖn）は測定されたクリティカル・ディメンジョンとして出力され、測定プロセスが終了する。また、ライン測定の場合、ｄ（Ｖn ）−ｄ（Ｖn-1 ）が予め定められた一定のパラメータβよりも大きく、ｄ（Ｖn ）−ｄ（Ｖn-1 ）が０よりも小さい場合、ステップＳＴ８５において、対物レンズ電圧Ｖobjはステップサイズに従って増加され、ｎはｎ＋１にインクリメントされる。この後、制御がステップＳＴ６５に移行され、クリティカル・ディメンジョン測定が反復される。
【００２８】
ラインの測定の場合、ｄ（Ｖn）−ｄ（Ｖn-1）が予め定められた一定のパラメータβよりも大きく、ｄ（Ｖn）−ｄ（Ｖn-1）が０よりも大きい場合、対物レンズ電圧ＶobjはステップＳＴ９０において、ステップサイズの２倍だけステップダウンされ、ｎはｎ＋１にインクリメントされ、制御がステップＳＴ６５に移行され、クリティカル・ディメンジョン測定プロセスが反復される。良好な開始点の選択を確実とするため、最初にステップＳＴ９０が実行され、対物レンズ電圧はステップの大きさの２倍だけステップダウンされる。それに続く、ステップＳＴ９０における対物レンズ電圧のステップダウンはステップサイズである。このプロセスは、定められたクリティカル・ディメンジョン測定が安定するまで、すなわち、ｄ（Ｖn）−ｄ（Ｖn-1）が予め定められた一定のパラメータβよりも小さくなるまで反復される。
【００２９】
図７はライン幅の決定について説明していることに注目すべきである（例えば図４（ａ）を参照）。間隔の幅を決定する場合、類似した手順が使用されるが、この場合、対物レンズ電圧はステップＳＴ８５においてステップアップする代りにステップダウンされる。同様に、ステップＳＴ９０において、対物レンズ電圧はステップダウンされる代りにステップアップされる。
【００３０】
上記の例において、予め定められた定数パラメータβは、正確な対物レンズ電圧を決定できるように選択してもよい。例えば定数パラメータβは、第１の処理過程中には３ｎｍに設定される。次の過程において、ＣＤ ＳＥＭのフォーカシングに関してより細密な調整を行うように、定数パラメータβは第２及び後続の処理過程中には１ｎｍに設定される。この点に関して、対物レンズ電圧のステップサイズは、所望の対物レンズ電圧をより正確に決定するように同様に減少してもよい。
【００３１】
特徴構造の高さも本発明に従って測定される。図８は、トレンチの例を示しており、焦点深度がどのようにして特徴構造の高さ（あるいは深さ）と関連付けられるかを記載している。ここで、トレンチはほぼ２つの焦点領域を有しており、第１はトレンチの頂部にあり、第２はトレンチの底部にある。図４（ｂ）は、２つの表面における焦点の決定を含んでいると考えられる。例えばトレンチの底部あるいはトレンチの頂部表面等の表面の１つにおいて、クリティカル・ディメンジョンの測定結果における変化を表しているグラフは平坦になる。中央のピークの右側では、グラフの傾斜は再びゼロに近付き、最終的に再び負になる。グラフの傾斜がゼロに接近した２つの部分は、２つの焦点表面であると考えられる。対物レンズ電圧は動作距離に関連付けられ、２つの平坦な部分の間の距離（図４（ｂ）においては水平）は、２つの表面の間の距離であると考えられる。図４（ｂ）に示す焦点が正の範囲において、傾斜がゼロとなる２点間の相互間隔、すなわち深さは０．９マイクロメートルであると評価される。ラインの高さの決定は、当業者であれば、同様に開示されたプロセスを使用して行えることが分かるであろう。
【００３２】
図９は、例えば深さがどのように決定されるのかを示すフローチャートである。ステップＳＴ１５０において、フォーカシングのグラフの形状（例えば図４（ａ）及び図４（ｂ））が決定される。ステップＳＴ１５５において、傾斜が最小の領域が決定される。ステップＳＴ１６０において、傾斜が最小である領域間の距離が測定される。したがって、この方法を使用して、例えば特徴構造の高さあるいは深さを決定するためにチップを破壊的に切断することなく、深さを光学的に決定することが可能な非破壊的な測定技術により、ラインの高さあるいは間隔の深さを決定することができる。
【００３３】
図１０及び図１１は、測定される特徴構造のラフネス（粗さ）の決定について示している。図１０は２つの特徴構造のプロファイルを有している。すなわち、傾斜が緩やかな側部８０１を有するプロフィールと、傾斜が急な側部８０４を有するプロファイルである。フォーカシンググラフ８０２、８０５は（それぞれ）図１１に示すステップＳＴ２００において、上述した技術をそれぞれ使用して作られる。次に、それぞれのグラフ８０２、８０５の形状はステップＳＴ２１０において解析され、例えば結果として生じたグラフの傾斜等の変動の割合を決定する。ステップＳＴ２１０は、グラフの導関数の決定を行い、焦点電圧値の間の変化の統計的サンプルを得る。次に、この変動の変化が記録される。変動の変化が基礎となる特徴構造のプロファイルに関連付けられると、特徴構造の先鋭さは、例えば焦点深度の変化のとき画像がどのように解像されるかを決定する等の、非破壊的な解析を使用して解析される。１例としてライン８０２、８０５の導関数が採用される。結果として生じたグラフ８０３及び８０６は、グラフ８０２及び８０５の傾斜の変化の割合を示している。グラフによって示されるように、緩やかに弧を描いているプロファイルは結果的にグラフ８０３のような緩やかな曲線となり、プロファイル中の鋭いエッジは、結果的にグラフ８０６に示されるように、よりディスクリートな傾斜レベルとなる。最終的に、ステップＳＴ２２０において、変動の程度が記録される。このプロファイルの解析によって、プロセスは例えば所望のプロファイルを生成するように調整することができる。例えば、特徴構造の鋭利な角部は平滑化され、それによって上部の金属層がくびれて後に破損する可能性を減少する。同様に、例えばイオン注入領域のエッヂを明瞭とするために、パターン形状の丸まったコーナーを先鋭化させるケースが考えられるが、この際、本発明により得られたデータを使用することも考えられる。
【００３４】
本発明によれば、正確なクリティカル・ディメンジョン測定において、オートフォーカスの失敗の影響を除去することができる。したがって、高度信頼性を有する自動クリティカル・ディメンジョン測定を行うことができる。
【００３５】
尚、本発明は添付図面を参照して詳細に説明したが、本発明は特許請求の範囲によってのみその技術的範囲を制限される。さらに、本明細書において参照された任意の特許あるいは出版物は、本開示に不可欠であると思われる任意の主題に関して参照される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の方法を実行するためのシステム構成を示すブロック図。
【図２】オートフォーカス特徴構造を有する従来の走査形電子顕微鏡を示す概略図。
【図３】オートフォーカス特徴構造を有する従来の走査形電子顕微鏡を示す概略図。
【図４】測定された寸法の変化を焦点の関数として示すグラフ図。
【図５】本発明の第１の実施形態による方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施形態による方法を示すフローチャート。
【図７】本発明の第３の実施形態による方法を示すフローチャート。
【図８】本発明に従って測定されたトレンチの概略図。
【図９】図８の測定方法を示すフローチャート。
【図１０】本発明による粗さの程度の測定するための特徴構造を示す図。
【図１１】図１０のフォーカシング方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３７】
１００…システム、
１５１ｂ…対物レンズ、
１５０ｂ…レンズ制御部、
１０２…ホストコンピュータ、
１０４…ＳＥＭ制御ＣＰＵ、
１１４…画像処理部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、一般的に試料の寸法を測定するシステム及び方法に係わり、特に、半導体ウエハ等の試料の寸法を測定するための走査形電子顕微鏡（ＳＥＭ）に関する。
【背景技術】
【０００２】
走査形電子顕微鏡は、様々なタイプの試料の構成を観察するために広く使用されている。この顕微鏡において、電子ビームは試料の表面上を走査し、これに伴い試料の表面上の電子が放出される。この放出された“２次”電子が検出され、スクリーン上あるいは写真のいずれかの表面において画像を生成するために使用される。測定は、画像及び走査形電子顕微鏡の画像の縮尺度により決定される。
【０００３】
試料の高解像度の画像を得るために、走査形電子顕微鏡の電子ビームは適切に焦点を結ばれなければならない。走査形電子顕微鏡は、適切な焦点を得るためにいわゆる自動焦点合わせ（オートフォーカス）特性を含んでいてもよい。マエダ氏による発明には、オートフォーカス特性を有する走査形電子顕微鏡が記載されている（特許文献１参照）。
【０００４】
図２において、図示せぬ電子銃から発生された電子ビーム１は、偏向コイル２Ｘ及び２Ｙによって走査されるとともに幅の狭いビームに絞られ、試料４上に照射される。試料４は例えば半導体回路素子が設けられ、あるいは形成される半導体ウエハである。試料４から発生された２次電子は、検出器５により検出される。増幅器６によって増幅された電子信号をモニタ（図示されていない）に対する輝度変調信号として使用し、その信号を偏向コイル２Ｘ及び２Ｙによる走査と同期させることにより、モニタスクリーン上に試料４の走査画像が形成される。ステージ１５は、ウエハ情報レジスタ１６からの座標データを使用してウエハを種々の測定点に移動させる。焦点状態検出器１０は、検出器５によって検出された電子信号の時間差（あるいは位置の差）の絶対値を焦点状態を評価するための指数として使用する。フォーカシングを行うために、対物レンズ３の励磁電流は焦点制御装置７によって順次徐々に変化される。各励磁電流によって、電子ビームは試料４上を走査する。各励磁電流において得られた２次電子信号の強度は積分され、所定の走査期間の信号の絶対値は信号強度積分器８によって微分される。この計算の結果、各焦点状態に対応する焦点評価値が信号強度積分器8 の出力として得られる。ビームは焦点評価値がピーク値に到達したときに正確に焦点が結ばれると仮定する。従って、ピーク検出器９は焦点評価値のピークを検出し、焦点評価値をピークにする励磁電流は焦点制御装置７から対物レンズ３に送られ、それによってフォーカシングが実行される。これは電子ビームのＳＥＭオートフォーカスと呼ばれている。
【０００５】
図３は、オートフォーカスに適用される画像処理技術の構成を示している。これは電子ビームをＳＥＭオートフォーカスする別の例である。増幅器６からの２次電子信号を偏向コイル２Ｘ及び２Ｙと同期して走査されるモニタ２１の輝度変調信号として使用し、試料４の画像がモニタ２１上に表示される。電子ビーム１が試料４上で一層正確に焦点を結ばれるに従い画像のコントラストが一層強くなるため、隣接した画素の信号が積分あるいは微分され、それらの絶対値の合計が計算されたとき、画像信号が焦点の評価のためのインデックスとして作用する。焦点状態検出器１０は、この合計を焦点評価値として使用する。画像プロセッサ８は、モニタ２１から画像信号を受け、焦点評価値を計算する。ピーク検出器９は、焦点評価値のピークを検出し、焦点評価値をピークにする励磁電流は焦点制御装置７から対物レンズ３に供給され、それによってフォーカシングが実行される。
【０００６】
ＳＥＭオートフォーカスの別のバリエーションとして、光学ハードウェアあるいは静電容量センサを使用するフォーカシングがある。
【０００７】
実際には、正確なオートフォーカスを達成することは困難である。例えば、図３に示すシステムのような光オートフォーカスシステムは大きいパターンに対しては比較的正確であるが、例えば２５６ＭビットＤＲＡＭのように高集積化されたパターンに対しては十分な解像度を与えられない傾向がある。図２に示すような電子ビームオートフォーカスシステムは、光学オートフォーカスシステムよりも良い解像度を得ることができるが、ノイズの影響を受ける。このノイズの原因にはビーム帯電システムが含まれている。Chain 氏等による参照文献（非特許文献１）に記載されるように、ＶＬＳＩ製造プロセスにおいて重要な寸法、すなわちクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）を測定するための自動測定シーケンスの信頼度は、適正なフォーカシングを含む種々の要因に依存している。従って、正確なオートフォーカスができないために画像の焦点がずれている場合、試料の特徴構造の寸法の測定値は実際の値とは異なってしまう。さらに、オートフォーカスシステムが適切に動作できない場合、（例えば特徴構造の長さあるいは幅等の）自動測定の実行が不可能となる。
【特許文献１】米国特許５，５１２，７４７号明細書
【非特許文献１】Chain,“Automated CD Measurement with the Hitachi S-6280”(SPIE Vol.2439, pages 319-324)
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
従って、走査形電子顕微鏡を適切にオートフォーカスすることができない場合の影響を除去することができ、試料の特徴構造の寸法を正確に測定し得る測定システム及び方法が提供されることが望ましい。
【０００９】
本発明は、オートフォーカスの失敗による影響を除去でき、試料の特徴構造の寸法を正確に測定し得る電子顕微鏡を用いた試料の寸法の測定方法を提供しようとするものである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
本発明の試料の寸法の測定方法の態様は、電子ビームの焦点を試料上で結ぶフォーカシングレンズを有する電子顕微鏡を使用して試料の特徴構造の寸法を測定する方法であって、フォーカシングレンズに供給される励磁電流を変化させ、前記フォーカシングレンズに供給される各励磁電流により変化された焦点位置における前記試料の特徴構造の寸法データを測定し、この測定により得られる寸法データの変化を示す変動量が所定値以下となる寸法データを、前記試料の特徴構造の寸法として決定することを特徴とする。
【発明の効果】
【００１１】
本発明によれば、オートフォーカスの失敗による影響を除去でき、試料の特徴構造の寸法を正確に測定し得る電子顕微鏡を用いた試料の寸法の測定方法を提供できる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照して説明する。
【００１３】
本発明は、複数の異なる対物レンズの電圧が設定される走査形電子顕微鏡を使用して特徴構造の寸法を測定することによって得られた寸法の最大値（例えば、特徴構造が半導体基板上に形成された１以上の層に形成された開口である場合）または最小値（例えば、特徴構造が半導体基板上に形成された層上に形成された配線等のラインである場合）が試料の特徴構造の実際の寸法の測定された寸法となるという原理に基づいている。
【００１４】
図４（ａ）は、測定されたラインの寸法（幅）（ナノメートル単位）を焦点の関数（マイクロメートル単位）として示すグラフである。焦点は、走査形電子顕微鏡の対物レンズに供給する電流を変えることにより変化する。図４（ａ）から明らかなように、測定されたラインの寸法は、焦点の変化に応じて変わる。例えばニューメラル・カーブ・フィッティング・テクニーク（以下、カーブ・フィッティング法と称す）を使用して曲線をデータに当てはめることにより、最小の測定値が得られる。この最小値は、ラインの実際の寸法として出力できる。一例として、焦点深度と対物レンズ電圧との関係は１μｍ＝１．５×１０-3Ｖである。０．７５×１０-3Ｖのステップを使用した場合、ステップ間の焦点の変化は０．５μｍである。特に、図４（ａ）は、対物レンズのステップ電圧が０．４５×１０-3Ｖに設定され、結果的に０．３μｍの焦点距離ステップとなる。
【００１５】
図４（ｂ）は、開口の測定された寸法（幅）（ナノメートル単位）を焦点の関数（マイクロメートル単位）として示すグラフである。この場合も、焦点は走査形電子顕微鏡の対物レンズに供給する電流を変えることによって変化する。図４（ｂ）から明らかなように、測定された開口の寸法は、焦点の変化に応じて変わる。例えばカーブ・フィッティング法を使用して曲線をデータに当てはめることにより最大の測定値が得られる。この最大値は、開口の実際の寸法として出力できる。
【００１６】
図４（ａ）及び図４（ｂ）に示す値は、測定ツールＣＤ ＳＥＭ、すなわちＴＯＰＣＯＮ ＭＥＡ２０８０ｍｋIIを使用して、例えば２５６ＭビットのＤＲＡＭウエハを測定した結果である。
【００１７】
図１は、本発明のシステム構成を示すブロック図である。以下、このシステムを半導体ウエハの特徴構造の寸法を測定する場合について説明する。このシステムは、液晶装置のようなディスプレイ装置、あるいはＣＣＤ、印刷回路板、光ディスク、金属あるいはポリマ材料、細胞繊維、及びその他、生物の特徴構造の寸法を測定する場合にも適用することができる。（例えば細胞組織等の）深い位置の対象物の場合、焦点深度は少なくともＣＤ測定の対象の層に基づいて制御する必要がある。
【００１８】
図１において、システム１００ は、電子銃制御部１５０ａ、レンズ制御部１５０ｂ、偏向制御部１５０ｃ及び２次電子検出部１５０ｄを含む走査形電子顕微鏡を有している。ビーム走査は、ＳＥＭ制御ＣＰＵ１０４がホストコンピュータ１０２から供給される指令信号に基づいて、ＳＥＭインターフェース１０６を介して電子銃制御部１５０ａ、レンズ制御部１５０ｂ及び偏向制御部１５０ｃを制御することにより行われる。すなわち、レンズ制御部１５０ｂから対物レンズ１５１ｂに対物レンズ電圧が供給される。この対物レンズ電圧に応じて励磁電流が変化し、対物レンズの焦点が変化する。
【００１９】
クリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）測定の場合、ビームのエネルギーは１ＫｅＶ以下である。すなわち、電子銃制御部１５０ａにより発生された電子ビームは、走査コイル１５１ｃによって偏向され、その後、対物レンズ１５１ｂを介して試料上に照射される。ビーム走査は、特定の試料に対するデータファイル中に含まれた情報を使用して、ホストコンピュータ１０２のマイクロプロセッサによって実行される制御プログラムに従って実行してもよい。例えばメモリ装置を形成するために処理される半導体ウエハに対するデータファイルは、例えばメモリ装置の素子を互いに分離するためのシャロートレンチの形成等のプロセスにおける特定のステップの後に半導体ウエハ上に形成された特徴構造に関する位置情報を含んでいる。ホストコンピュータ１０２のマイクロプロセッサは、電子ビームを適切に走査するためにこの位置情報を使用し、これにより特徴構造の寸法が測定する。走査信号発生器１０８は、ホストコンピュータ１０２から供給されたデータに基づいて走査制御信号を発生する。
【００２０】
ビーム走査により対象物から得られた２次電子信号は、光電子増倍管１５１ｄを介して２次電子検出部１５０ｄに供給され、この２次電子検出部１５０ｄによって検出される。この検出された２次電子信号は、画像入出力部１１０によってビデオ信号に変換され、その後、画像メモリ１１２に記憶される。画像メモリ１１２に記憶されたビデオ信号は、画像処理部１１４によって処理される。
【００２１】
図５は、本発明の第１の方法に従ったパターン焦点照合方法を示している。ステップＳＴ１００において、オートフォーカス電圧Ｖobjは電圧Ｖに設定される。次に、電圧Ｖでクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）の測定が行われ、その結果はステップＳＴ１０５においてｄ1として記憶される（ｄ（Ｖ）＝ｄ1）。対物レンズの電圧ＶobjはステップＳＴ１１０においてΔＶだけ増加され、これにより電圧Ｖobjは（Ｖ＋ΔＶ）とされる。ステップＳＴ１２０において、次のクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）の測定が前記設定された対物レンズ電圧に応じて行われ、この測定結果ｄ（Ｖ＋ΔＶ）はｄ2として記憶される。ステップＳＴ１３０において、第１の測定結果と第２の測定結果との差が予め定められた定数パラメータＤと比較される。ここで、２つの測定結果の差がパラメータＤにより設定されたしきい値よりも低い場合、この処理は終了する。一方、２つの測定結果の差が予め定められた差Ｄよりも大きい場合、制御がステップＳＴ１００に移行され、差（ｄ1−ｄ2）が予め定められた距離Ｄよりも小さくなるまで、ステップＳＴ１００乃至ＳＴ１３０の動作が繰り返される。このとき、このシステムのオートフォーカスの機能が正常に動作したかの確認を行ってもよい。
【００２２】
図６は、本発明の第２の方法を示している。この第２の方法は、図６のフローチャートに示すような対物レンズの電圧−クリティカル・ディメンジョン曲線適合方法が使用される。図６に示す方法において、ステップＳＴ１０では、対物レンズの電圧Ｖ1を得るために通常のオートフォーカス処理が実行される。このオートフォーカス処理は、通常のどのような光オートフォーカス方法、電子ビームオートフォーカス方法、あるいはキャパシタンスセンサ（Ｚセンサ）方法であってもよい。あるいは、予め設定された対物レンズ電圧Ｖ1を使用することにより、オートフォーカス処理を省略してもよい。ステップＳＴ１５において、対物レンズ電圧Ｖ1により、クリティカル・ディメンジョン測定ｄ（Ｖ1）が実行される。その後、カウンタｎはステップＳＴ２０において２に設定され、ステップＳＴ２５において、対物レンズ電圧が電圧Ｖn にシフトされる。ここで、ｎは２と等しい。前記ステップＳＴ１０において決定された対物レンズ電圧は、中心値として使用してもよい。
【００２３】
電圧レベルの端点は、対物レンズと照射されるサンプルとの間の動作距離に応じて選ばれ、それは使用される端点を示す。例えば、０．６ｍｍ乃至１．０ｍｍの動作距離は、上記図４（ａ）及び図４（ｂ）において使用された端点を生成するために使用してもよい。しかしながら、動作距離の選択は使用する測定ツールに依存するため、端点はそれに応じて調整すべきである。
【００２４】
対物レンズ電圧Ｖnに対する開始電圧も選択する必要がある。初期対物レンズ電圧Ｖnを選択するために少なくとも３つの方法がある。第１に、開始電圧は無作為に選択してもよい。第２に、電圧は全てのウエハに対して類似した開始電圧に基づいて選択してもよい。第３に、測定を行うために使用されるツールはデホルト電圧設定を有していてもよい。
【００２５】
ステップは均一であり、ルーチンによって許容可能な最小のステップ寸法に設定されてもよい。
【００２６】
ステップＳＴ３０において、対物レンズ電圧Ｖnによりクリティカル・ディメンジョン測定ｄ（Ｖn ）が実行される。ステップＳＴ３５において、別の電圧が対物レンズに供給された場合、ステップＳＴ４０において、カウンタｎがｎ＋１とカウントアップされ、制御がステップＳＴ２５に移行される。ステップＳＴ３５において、対物レンズに別の電圧が供給されなかった場合、ステップＳＴ４５において、カーブ・フィッティング法がデータに適用される。数値的に発生された曲線の最大（あるいは最小）値は実際のクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）値になるように決定され、ステップＳＴ５０において出力される。
【００２７】
図７は、本発明の第３の方法を示している。この方法はヒル・クライム法が使用される。図７において、通常のオートフォーカス処理がステップＳＴ５１において実行され、初期対物レンズ電圧Ｖ1が決定される。このオートフォーカス処理は、対物レンズ電圧Ｖnを決定するための通常のあらゆる光オートフォーカス方法、電子ビームオートフォーカス方法、あるいはキャパシタンスセンサ（Ｚセンサ）方法が適用される。あるいは、予め設定された対物レンズ電圧Ｖ1を使用することにより、オートフォーカス処理を省略してもよい。ステップＳＴ５５において、対物レンズ電圧Ｖ1によりクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）測定（ｄ（Ｖ1））が実行される。ステップＳＴ６０において、カウンタｎは２にインクリメントされ、その後、ステップ６５において、対物レンズ電圧が電圧Ｖnにシフトされる。この後、ステップＳＴ７０において、対物レンズ電圧Ｖn によりクリティカル・ディメンジョン（ＣＤ）測定ｄ（Ｖn）が実行される。次に、ステップＳＴ７５において、測定ｄ（Ｖn）及びｄ（Ｖn-1）が比較される。ｄ（Ｖn）−ｄ（Ｖn-1）が予め定められた一定のパラメータβより小さい場合、ステップＳＴ８０において、クリティカル・ディメンジョンｄ（Ｖn）は測定されたクリティカル・ディメンジョンとして出力され、測定プロセスが終了する。また、ライン測定の場合、ｄ（Ｖn ）−ｄ（Ｖn-1 ）が予め定められた一定のパラメータβよりも大きく、ｄ（Ｖn ）−ｄ（Ｖn-1 ）が０よりも小さい場合、ステップＳＴ８５において、対物レンズ電圧Ｖobjはステップサイズに従って増加され、ｎはｎ＋１にインクリメントされる。この後、制御がステップＳＴ６５に移行され、クリティカル・ディメンジョン測定が反復される。
【００２８】
ラインの測定の場合、ｄ（Ｖn）−ｄ（Ｖn-1）が予め定められた一定のパラメータβよりも大きく、ｄ（Ｖn）−ｄ（Ｖn-1）が０よりも大きい場合、対物レンズ電圧ＶobjはステップＳＴ９０において、ステップサイズの２倍だけステップダウンされ、ｎはｎ＋１にインクリメントされ、制御がステップＳＴ６５に移行され、クリティカル・ディメンジョン測定プロセスが反復される。良好な開始点の選択を確実とするため、最初にステップＳＴ９０が実行され、対物レンズ電圧はステップの大きさの２倍だけステップダウンされる。それに続く、ステップＳＴ９０における対物レンズ電圧のステップダウンはステップサイズである。このプロセスは、定められたクリティカル・ディメンジョン測定が安定するまで、すなわち、ｄ（Ｖn）−ｄ（Ｖn-1）が予め定められた一定のパラメータβよりも小さくなるまで反復される。
【００２９】
図７はライン幅の決定について説明していることに注目すべきである（例えば図４（ａ）を参照）。間隔の幅を決定する場合、類似した手順が使用されるが、この場合、対物レンズ電圧はステップＳＴ８５においてステップアップする代りにステップダウンされる。同様に、ステップＳＴ９０において、対物レンズ電圧はステップダウンされる代りにステップアップされる。
【００３０】
上記の例において、予め定められた定数パラメータβは、正確な対物レンズ電圧を決定できるように選択してもよい。例えば定数パラメータβは、第１の処理過程中には３ｎｍに設定される。次の過程において、ＣＤ ＳＥＭのフォーカシングに関してより細密な調整を行うように、定数パラメータβは第２及び後続の処理過程中には１ｎｍに設定される。この点に関して、対物レンズ電圧のステップサイズは、所望の対物レンズ電圧をより正確に決定するように同様に減少してもよい。
【００３１】
特徴構造の高さも本発明に従って測定される。図８は、トレンチの例を示しており、焦点深度がどのようにして特徴構造の高さ（あるいは深さ）と関連付けられるかを記載している。ここで、トレンチはほぼ２つの焦点領域を有しており、第１はトレンチの頂部にあり、第２はトレンチの底部にある。図４（ｂ）は、２つの表面における焦点の決定を含んでいると考えられる。例えばトレンチの底部あるいはトレンチの頂部表面等の表面の１つにおいて、クリティカル・ディメンジョンの測定結果における変化を表しているグラフは平坦になる。中央のピークの右側では、グラフの傾斜は再びゼロに近付き、最終的に再び負になる。グラフの傾斜がゼロに接近した２つの部分は、２つの焦点表面であると考えられる。対物レンズ電圧は動作距離に関連付けられ、２つの平坦な部分の間の距離（図４（ｂ）においては水平）は、２つの表面の間の距離であると考えられる。図４（ｂ）に示す焦点が正の範囲において、傾斜がゼロとなる２点間の相互間隔、すなわち深さは０．９マイクロメートルであると評価される。ラインの高さの決定は、当業者であれば、同様に開示されたプロセスを使用して行えることが分かるであろう。
【００３２】
図９は、例えば深さがどのように決定されるのかを示すフローチャートである。ステップＳＴ１５０において、フォーカシングのグラフの形状（例えば図４（ａ）及び図４（ｂ））が決定される。ステップＳＴ１５５において、傾斜が最小の領域が決定される。ステップＳＴ１６０において、傾斜が最小である領域間の距離が測定される。したがって、この方法を使用して、例えば特徴構造の高さあるいは深さを決定するためにチップを破壊的に切断することなく、深さを光学的に決定することが可能な非破壊的な測定技術により、ラインの高さあるいは間隔の深さを決定することができる。
【００３３】
図１０及び図１１は、測定される特徴構造のラフネス（粗さ）の決定について示している。図１０は２つの特徴構造のプロファイルを有している。すなわち、傾斜が緩やかな側部８０１を有するプロフィールと、傾斜が急な側部８０４を有するプロファイルである。フォーカシンググラフ８０２、８０５は（それぞれ）図１１に示すステップＳＴ２００において、上述した技術をそれぞれ使用して作られる。次に、それぞれのグラフ８０２、８０５の形状はステップＳＴ２１０において解析され、例えば結果として生じたグラフの傾斜等の変動の割合を決定する。ステップＳＴ２１０は、グラフの導関数の決定を行い、焦点電圧値の間の変化の統計的サンプルを得る。次に、この変動の変化が記録される。変動の変化が基礎となる特徴構造のプロファイルに関連付けられると、特徴構造の先鋭さは、例えば焦点深度の変化のとき画像がどのように解像されるかを決定する等の、非破壊的な解析を使用して解析される。１例としてライン８０２、８０５の導関数が採用される。結果として生じたグラフ８０３及び８０６は、グラフ８０２及び８０５の傾斜の変化の割合を示している。グラフによって示されるように、緩やかに弧を描いているプロファイルは結果的にグラフ８０３のような緩やかな曲線となり、プロファイル中の鋭いエッジは、結果的にグラフ８０６に示されるように、よりディスクリートな傾斜レベルとなる。最終的に、ステップＳＴ２２０において、変動の程度が記録される。このプロファイルの解析によって、プロセスは例えば所望のプロファイルを生成するように調整することができる。例えば、特徴構造の鋭利な角部は平滑化され、それによって上部の金属層がくびれて後に破損する可能性を減少する。同様に、例えばイオン注入領域のエッヂを明瞭とするために、パターン形状の丸まったコーナーを先鋭化させるケースが考えられるが、この際、本発明により得られたデータを使用することも考えられる。
【００３４】
本発明によれば、正確なクリティカル・ディメンジョン測定において、オートフォーカスの失敗の影響を除去することができる。したがって、高度信頼性を有する自動クリティカル・ディメンジョン測定を行うことができる。
【００３５】
尚、本発明は添付図面を参照して詳細に説明したが、本発明は特許請求の範囲によってのみその技術的範囲を制限される。さらに、本明細書において参照された任意の特許あるいは出版物は、本開示に不可欠であると思われる任意の主題に関して参照される。
【図面の簡単な説明】
【００３６】
【図１】本発明の方法を実行するためのシステム構成を示すブロック図。
【図２】オートフォーカス特徴構造を有する従来の走査形電子顕微鏡を示す概略図。
【図３】オートフォーカス特徴構造を有する従来の走査形電子顕微鏡を示す概略図。
【図４】測定された寸法の変化を焦点の関数として示すグラフ図。
【図５】本発明の第１の実施形態による方法を示すフローチャート。
【図６】本発明の第２の実施形態による方法を示すフローチャート。
【図７】本発明の第３の実施形態による方法を示すフローチャート。
【図８】本発明に従って測定されたトレンチの概略図。
【図９】図８の測定方法を示すフローチャート。
【図１０】本発明による粗さの程度の測定するための特徴構造を示す図。
【図１１】図１０のフォーカシング方法を示すフローチャート。
【符号の説明】
【００３７】
１００…システム、
１５１ｂ…対物レンズ、
１５０ｂ…レンズ制御部、
１０２…ホストコンピュータ、
１０４…ＳＥＭ制御ＣＰＵ、
１１４…画像処理部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
電子ビームの焦点を試料上で結ぶフォーカシングレンズを有する電子顕微鏡を使用して試料の特徴構造の寸法を測定する方法であって、
フォーカシングレンズに供給される励磁電流を変化させ、
前記フォーカシングレンズに供給される各励磁電流により変化された焦点位置における前記試料の特徴構造の寸法データを測定し、
この測定により得られる寸法データの変化を示す変動量が所定値以下となる寸法データを、前記試料の特徴構造の寸法として決定することを特徴とする試料の寸法の測定方法。
【請求項１】
電子ビームの焦点を試料上で結ぶフォーカシングレンズを有する電子顕微鏡を使用して試料の特徴構造の寸法を測定する方法であって、
フォーカシングレンズに供給される励磁電流を変化させ、
前記フォーカシングレンズに供給される各励磁電流により変化された焦点位置における前記試料の特徴構造の寸法データを測定し、
この測定により得られる寸法データの変化を示す変動量が所定値以下となる寸法データを、前記試料の特徴構造の寸法として決定することを特徴とする試料の寸法の測定方法。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【公開番号】特開２００８−１８５５９５（Ｐ２００８−１８５５９５Ａ）
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００８−１０２７１４（Ｐ２００８−１０２７１４）
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【分割の表示】特願２００７−２８４３３（Ｐ２００７−２８４３３）の分割
【原出願日】平成１０年１２月１７日（１９９８．１２．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２０年８月１４日（２００８．８．１４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２０年４月１０日（２００８．４．１０）
【分割の表示】特願２００７−２８４３３（Ｐ２００７−２８４３３）の分割
【原出願日】平成１０年１２月１７日（１９９８．１２．１７）
【出願人】（０００００３０７８）株式会社東芝 (54,554)
【Ｆターム（参考）】
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